(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発泡を生じ得る液体に対し消泡剤を添加する方法であって、
前記液体の液面の高さの最小値、及び前記液面の高さの最大値と最小値との高低差からなる群より選ばれる１種以上を、前記液面から離間して位置する非接触型検出手段を用いて定量的に検出し、
定量的に検出された前記液面の高さの最小値、及び前記液面の高さの最大値と最小値との高低差からなる群より選ばれる１種以上に基づいて、前記消泡剤の添加量を調節する工程を有する方法。
【請求項２】
前記消泡剤の添加量の調節は、前記液面の高さの最小値の増減に基づいて、増減させることで行う請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記消泡剤の添加量の調節は、前記高低差の減増に基づいて、増減させることで行う請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
２種以上の消泡剤を用い、各種の消泡剤の添加量を調節する請求項１から３いずれか記載の方法。
【請求項５】
前記液体の温度を測定し、その測定値に基づいて、前記消泡剤の添加量を調節する工程を更に有する請求項１から４いずれか記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発泡を生じ得る液体に対し消泡剤を添加する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
抄紙等の製造プロセスにおける発泡は、製品の品質や生産性に悪影響を与える。例えば、泡や泡が核となって生じた凝集物が製品に混入すると、製品の欠陥とみなされる。また、排水処理プロセスにおいても、例えば生物処理を行う曝気槽での過剰な発泡や、放流水での発泡が問題とされる場合がある。
【０００３】
このため、製造プロセスや排水処理プロセス等において消泡剤を用いることで、発泡の抑制が行われている。例えば特許文献１には、抄紙プロセスで有用な消泡剤が開示されている。
【０００４】
従来、添加対象の液体の液面を目視して、発泡の状態を把握し、それに応じて消泡剤の添加量を調節するのが一般的である。しかし、このような調節では、消泡剤の添加量を適切に設定するのが困難であり、その結果、添加量過少による発泡抑制の不充分化、添加量過多によるコスト増といった問題が生じやすい。
【０００５】
また、特許文献２には、液中気体量の測定値に基づいて消泡剤の添加量を制御することが示されている。しかし、液中気体量を測定するためには、測定用試料を採取するためのバイパスを設備に設置する必要があり、測定の手間がかかる。また、配管の閉塞により測定ができなくなったり、流路の複雑化により淀みが発生したりしやすく、スライム等の付着物の発生源になり得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平８−１１３８９１号公報
【特許文献２】特開２００４−３１５９９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、以上の実情に鑑みてなされたものであり、消泡剤の添加量に対して得られる発泡抑制の程度を簡便に向上できる消泡剤の添加方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、非接触型検出手段を用いて発泡の程度を定量的に検出することで、消泡剤の添加量を正確に適正化できることを見出し、本発明を完成するに至った。具体的に、本発明は以下のものを提供する。
【０００９】
（１）  発泡を生じ得る液体に対し消泡剤を添加する方法であって、
前記液体の液面における発泡の程度を、前記液面から離間して位置する非接触型検出手段を用いて定量的に検出し、
定量的に検出された発泡の程度に基づいて、前記消泡剤の添加量を調節する工程を有する方法。
【００１０】
（２）  前記定量的な検出は、前記液面の高さの最小値、及び前記液面の高さの最大値と最小値との高低差からなる群より選ばれる１種以上の検出を含む（１）記載の方法。
【００１１】
（３）  前記消泡剤の添加量の調節は、前記液面の高さの最小値の増減に基づいて、増減させることで行う（２）記載の方法。
【００１２】
（４）  前記消泡剤の添加量の調節は、前記高低差の減増に基づいて、増減させることで行う（２）又は（３）記載の方法。
【００１３】
（５）  ２種以上の消泡剤を用い、各種の消泡剤の添加量を調節する（１）から（４）いずれか記載の方法。
【００１４】
（６）  前記液体の温度を測定し、その測定値に基づいて、前記消泡剤の添加量を調節する工程を更に有する（１）から（５）いずれか記載の方法。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、消泡剤の添加量が、定量的に検出した液面における発泡の程度に基づいて調節されるので、発泡の程度に正確かつ適正に依存した量になる。また、非接触型検出手段を用いるので、検出を連続的に行っても、検出手段が泡や泡沫等で汚染され、検出精度及び消泡剤の添加量の調節精度が低下するような事態が予防される。また、このような作業には、試料採取のためのバイパスが必ずしも必要でない。これにより、消泡剤の添加量に対して得られる発泡抑制の程度を簡便に向上することができる。また、測定箇所の変更が容易であるため、系内の水質変動等により発泡場所が変動した場合にも、それに応じて測定場所を変更することで、良好な発泡抑制を継続することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の方法を行う消泡剤の添加系のブロック図である。
【図２】本発明の方法で定量的に検出する対象の説明図である。
【図３】図２で説明する測定対象の測定値と、発泡の程度との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。ただし、本発明は実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
【００１８】
図１は、本発明の方法を行う消泡剤の添加系３０を備える処理系１０のブロック図である。処理系１０における処理部２０は、発泡を生じ得る液体Ｌ（例えば、抄紙系における白水、排水処理系における曝気水、放流水）を収容するタンク２１を備える。このタンク２１には、添加系３０から消泡剤が添加され、これにより液体Ｌの発泡が抑制される。このように消泡剤が添加された液体Ｌは移送路２３によって外部へと移送され、製品の原料として使用されたり、廃棄されたりする。
【００１９】
本発明では、液体Ｌの液面における発泡の程度を、非接触型検出手段としての検知部４０を用いて定量的に検出し、定量的に検出された発泡の程度に基づいて、消泡剤の添加量を調節する。これにより、消泡剤の添加量が発泡の程度に正確かつ適正に依存した量になる。また、検知部４０が液面から離間して位置するので、検出を連続的に行っても泡や泡沫等で汚染されにくく、これにより検出精度及び消泡剤の添加量の調節精度が低下する事態が予防される。よって、消泡剤の添加量に対して得られる発泡抑制の程度を向上することができる。
【００２０】
本実施形態では、検知部４０は、液体Ｌの液面に関する後述の測定対象の測定値を制御部５０へと送信し、この制御部５０は測定値から発泡の程度を定量的に把握する。例えば、検知部４０が液面の高さを測定し、制御部５０がその測定値から、液面の高さの最小値、最大値と最小値との高低差等（詳細は後述する）を算出し、その算出値によって発泡の程度を定量的に把握する。本明細書において、測定及び把握を検出と総称する。制御部５０は、定量化された発泡の程度に基づいて添加系３０を制御し、消泡剤の添加量を調節する。制御部５０による添加系３０の制御の具体的態様は後述する。
【００２１】
検知部４０による測定対象は、発泡の程度を反映するものである限りにおいて、特に限定されない。中でも、液体Ｌの液面の高さは容易に測定できる点で好ましく、その測定値から算出される、液面の高さの最小値、及び液面の高さの最大値と最小値との高低差からなる群より選ばれる１種以上は、発泡の程度の反映精度が高い。なお、液面の高さは、一般的にはタンク２１の底面から液面までの距離であるが、これに限定されるものではない。
【００２２】
図２は、液面の高さの最小値、最大値及び高低差の説明図である。液体Ｌの発泡の程度が軽い場合、液面の高さの最小値は、極小型の気泡の箇所又は液面の露出箇所の高さに該当する（図２（Ａ）では後者である）。液体Ｌの発泡の程度が重くなるにつれ、液面の高さの最小値は、図２（Ｂ）に示されるように、小型又は中型の気泡の箇所の高さに該当するようになる。このように、液面の高さの最小値は、液体Ｌの発泡の程度の増減に応じて、増減する傾向を有する。従って、消泡剤の添加量の調節は、液面の高さの最小値の増減に基づいて、増減させることで行うことが好ましい。
【００２３】
一方、大型の気泡は、液体Ｌの発泡の程度にかかわらず、生じやすい。このため、図２（Ａ）、（Ｂ）に示されるように、液面の高さの最大値は、発泡の程度の増減にかかわらず、大型の気泡の箇所の高さに該当し、変化しにくい。結果的に、最大値と最小値との高低差は、液体Ｌの発泡の程度の増減に応じて、減増する傾向を有することになる。従って、消泡剤の添加量の調節は、高低差の減増に基づいて、増減させることで行うことが好ましい。
【００２４】
なお、液体Ｌの発泡が極めて高度に抑制されると、液面に大型の気泡すら存在しなくなり、上述の傾向が該当しない。このため、この程度にまで発泡を抑制すべき場合には、液面の高さの最大値又は平均値等に基づいて添加量を調節することが好ましい。ただし、費用対効果や環境負荷の観点から、僅少量の発泡が許容されるのが一般的であるため、液面の高さの最小値及び高低差に基づく調節は汎用性に優れる。
【００２５】
検知部４０による測定対象は、液体Ｌの温度も含むことが好ましい。一般に、発泡のしやすさは温度に依存することが多く、具体的に温度が低くなるにつれ、発泡がしにくくなる。このため、液体Ｌの温度に応じて消泡剤の量を調節することで、消泡剤の使用量をより適正に減少させることができる。つまり、液体Ｌの温度が低温になるにつれ、前述の液面の高さに関するパラメータについて有意な変化を検出することが困難になるが、このような場合に、温度の低下幅に応じて消泡剤の添加量を低減することで、発泡を抑制しつつ消泡剤の使用量を低減することができる。
【００２６】
本発明において、パラメータの増減又は減増に基づく添加量の増減は、パラメータの値に完全又は不完全に依存すればよい。即ち、パラメータの値の変化に対し、完全に連続して添加量を変化させてもよいが、パラメータの範囲を１又は２以上に区画化し、パラメータの値が異なる区画に移った場合にのみ、添加量を変化させてもよい。例えば、パラメータの値が所定範囲の下限を下回り又は上限を超えた場合にのみ、添加量を増加又は減少させ、パラメータの値が所定範囲内にある場合には添加量を一定にしてもよい。このような区画化は、添加量の調節制御を簡素化できる点で好ましい。
【００２７】
検知部４０として使用する機器は、所望の測定対象を非接触で測定できるよう適宜選択されてよい。例えば、測定対象が液体Ｌの液面の高さである場合には、検知部４０は超音波レベル計、レーザー距離計等であってよい。また、測定対象が液体Ｌの温度である場合には、検知部４０は非接触型の赤外線利用式又はレーザー式温度計であってよい。
【００２８】
用いる消泡剤は１種又は２種以上のいずれであってもよい。消泡剤は、添加系３０の簡素化の観点では１種であることが好ましいが、発泡抑制をより完全に行う観点では２種以上であることが好ましい。後者の場合、成分が異なる消泡剤を用いればよく、好ましくは作用の異なる消泡剤を用いる。例えば、自己乳化型の消泡剤と、エマルション型の消泡剤との併用が挙げられる。
【００２９】
自己乳化型の消泡剤は、それ自体が界面活性剤であって、親油基及び親水基を同一分子内に有し、水に希釈分散（乳化）してエマルションを形成する薬剤である。例えばポリオキシエチレンポリオキシプロピレンジステアリン酸エステル、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンモノステアリルエーテルのようなポリオキシエチレンポリオキシプロピレンモノアルキルエーテル等のポリオキシアルキレンエーテル等の１種又は２種以上であってよい。
【００３０】
エマルション型の消泡剤は、水不溶性の消泡成分を乳化剤でエマルション化した薬剤であり、水で希釈可能である。例えばポリオキシアルキレンポリアルキルシロキサン、ポリジメチルシロキサン、高級アルコール、脂肪酸エステル、硬化油等の１種又は２種以上であってよい。
【００３１】
２種以上、特に作用の異なる２種以上の消泡剤を用いる場合、その少なくとも１種の消泡剤の添加量を調節すればよいが、各種の消泡剤の添加量を調節することが好ましい。図１に示されるように、本実施形態では、添加系３０が第１消泡剤添加部３１及び第２消泡剤添加部３３を備え、第１消泡剤添加部３１及び第２消泡剤添加部３３から第１消泡剤及び第２消泡剤が添加される。
【００３２】
具体的に、第１消泡剤添加部３１は、第１消泡剤を収容する第１消泡剤収容部３１１を有し、この第１消泡剤収容部３１１内の第１消泡剤は第１供給路３１３を通じて液体Ｌへと添加可能である。第１供給路３１３の途中には第１ポンプ３１５が設けられており、この第１ポンプ３１５の出力に応じた量の第１消泡剤が液体Ｌへと添加される。同様に、第２消泡剤添加部３３は、第２消泡剤を収容する第２消泡剤収容部３３１を有し、この第２消泡剤収容部３３１内の第２消泡剤は第２供給路３３３を通じて液体Ｌへと添加可能である。第２供給路３３３の途中には第２ポンプ３３５が設けられており、この第２ポンプ３３５の出力に応じた量の第２消泡剤が液体Ｌへと添加されることになる。
【００３３】
制御部５０は、前述の定量化された発泡の程度に基づいて、第１ポンプ３１５及び第２ポンプ３３５の出力を増減する制御を行う。これにより、第１消泡剤及び第２消泡剤の添加量が適切化される。なお、添加量の調節は、第１ポンプ３１５及び第２ポンプ３３５の出力の増減に限定されず、例えば図示しない弁の開度の増減等であってよい。
【００３４】
２種以上の消泡剤の添加量を調節する場合、各消泡剤の添加量調節の基礎とされる測定対象は同一又は異なってもよく、また調節態様（例えば、添加量の増減の幅及びタイミング、増減の速度）が同一又は異なってもよい。
【実施例】
【００３５】
［試験例］
従来周知の抄紙系を稼動し、そのプロセスで得られる白水の液面の高さを、図１の処理系１０を用いて連続的に測定し、液面の高さの最大値、最小値及び高低差を算出した。なお、液面の高さの測定は液面の１箇所について２秒ごとに８回行い、その間の最大値及び最小値を決定し、その差を高低差として算出した。この作業を繰り返した。検知部４０としては超音波レベル計「ＯＭ７−１Ｓ」（オーミック電子社製）、制御部５０としてはワンループコントローラ「ＡＢＨ２」（エム・システム社製）を用いた。
【００３６】
各パラメータの値が稼動日の経過とともに推移する様子を図３に示す。図３において、点線で囲んだ期間は、発泡要因であるサイズ剤の使用量が多かった（つまり、高度のサイジング性が要求される紙を製造した）期間であり、それ以外の期間は、サイズ剤の使用量が通常であった（つまり、通常のサイジング効果が要求される紙を製造した）期間である。
【００３７】
図３より、点線で囲んだ期間では、液面の高さの最小値が低く、高低差が大きい一方、それ以外の期間では、液面の高さの最小値が高く、高低差が小さい傾向が確認された。これにより、液面の高さの最小値は、液体Ｌの発泡の程度の増減に応じて増減する傾向を有し、高低差は、液体Ｌの発泡の程度の増減に応じて減増する傾向を有することが分かった。
【００３８】
＜実施例１＞
図１の処理系１０を製紙工場において用い、具体的に、白水に添加する消泡剤として、高級アルコール系エマルション型消泡剤「クリレス５２６」（栗田工業社製）のみ、第１ポンプ３１５としてダイヤフラムポンプ「ＥＨＮ−Ｃ３１ＶＨ４Ｙ−Ｖ」（イワキ社製）を用いた。検知部４０及び制御部５０は試験例と同様であった。
【００３９】
液面の高さの最小値の増減に応じて、消泡剤の添加量を増減させ、目標とする所定値まで低下したときに、消泡剤の添加量が最小になるようにした。その結果、消泡剤の一日あたりの平均使用量は１８０ｋｇ／日であり、目視によって消泡剤の添加量を調節した比較例の２３０ｋｇ／日に比べ、削減された。また、製造された紙において、白水中の気泡に起因する欠点数が比較例に比べて４０％低減し、損紙が比較例に比べて２０％低減した。さらに、比較例では約１回／日の頻度で発生した断紙が、実施例では０．５回／日に低減した。
【００４０】
＜実施例２＞
図１の処理系１０を食品工場において用い、排水の生物処理を行う曝気槽中の水に添加する消泡剤として、高級アルコール系界面活性剤型消泡剤「クリレス６４４」（栗田工業社製）のみを用いた点を除き、実施例１と同様の工程を行った。
【００４１】
液面の高さの最大値と最小値との高低差の減増に応じて、消泡剤の添加量を増減させ、目標とする所定値まで上昇したときに、消泡剤の添加量が最小になるようにした。その結果、消泡剤の一日あたりの平均使用量は１１０ｋｇ／日であり、目視によって消泡剤の添加量を調節した比較例の１６０ｋｇ／日に比べ、削減された。また、消泡剤の添加量の適正化によって曝気効率が向上したため、曝気槽の駆動コスト（ブロアの動力コスト）を比較例に比べ１５％削減できた。
【００４２】
＜実施例３＞
図１の処理系１０を板紙工場において用い、白水に添加する消泡剤として、高級アルコール系エマルション型消泡剤「クリレス５１８」（栗田工業社製）及び高級アルコール系界面活性剤型消泡剤「クリレス６４６」（栗田工業社製）を併用した。各消泡剤の添加量は、アナログ出力ユニット「ＳＭＬ−４Ｍ」（エム・システム技研製）を用いて独立に制御し、第２ポンプ３３５としてダイヤフラムポンプ「ＥＨＮ−Ｃ３１ＶＨ４Ｙ−Ｖ」（イワキ社製）を用いた。
【００４３】
「クリレス５１８」の添加量は、液面の高さの最小値の増減に応じて増減させ、目標とする所定値まで低下したときに、消泡剤の添加量が最小になるようにした。また、「クリレス６４６」の添加量は、液面の高さの最大値と最小値との高低差の減増に応じて、増減させ、目標とする所定値まで上昇したときに、消泡剤の添加量が最小になるようにした。
【００４４】
その結果、「クリレス５１８」の一日あたりの平均使用量は２２０ｋｇ／日であり、目視によって消泡剤の添加量を調節した比較例の３００ｋｇ／日に比べ、削減された。「クリレス６４６」の一日あたりの平均使用量は４０ｋｇ／日であり、目視によって消泡剤の添加量を調節した比較例の６０ｋｇ／日に比べ、削減された。また、製造された紙における欠点が解消し、損紙が比較例に比べて３５％低減した。
【００４５】
＜実施例４＞
白金測温抵抗体「ＴＦ−Ａ３１」（キーエンス社製）を用いた点を除き、実施例１と同様の設備を用いた。ただし、実施例１は夏場に行ったのに対し、本実施例は冬場に行い、白水温度が４０℃以下であった場合に、１℃の低下ごとに消泡剤の添加量を２％低減するようにした。
【００４６】
その結果、消泡剤の一日あたりの平均使用量は、上記温度による調節を行う前に１５０ｋｇ／日であったのに対し、調節を開始した後に１２０ｋｇ／日にまで削減された。また、製造された紙において、白水中の気泡に起因する欠点数及び損紙は実施例１と同等に低減した。これにより、季節の変化を問わず、年間を通して、発泡抑制の程度を簡便に向上できることが確認された。
【符号の説明】
【００４７】
１０  処理系
２０  処理部
２１  タンク
２３  移送路
３０  添加系
３１  第１消泡剤添加部
３１１  第１消泡剤収容部
３１３  第１供給路
３１５  第１ポンプ
３３  第２消泡剤添加部
３３１  第２消泡剤収容部
３３３  第２供給路
３３５  第２ポンプ
４０  検知部（非接触型検出手段）
５０  制御部
Ｌ  液体
【図１】
0005685878.tif 000002
【図２】
0005685878.tif 000003
【図３】
0005685878.tif 000004